[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种复合正极材料及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合氟磷酸钒钠基材料与比表面积为500～1800m²/g的导电剂，进行球磨，得到初混料；(2)将步骤(1)所得初混料进行球磨，得到所述复合正极材料。本发明所述制备方法将氟磷酸钒钠基材料与较大比表面积的导电剂复合，由于大比表面积的导电剂中有孔，在球磨过程中，导电剂的表面与氟磷酸钒钠基材料相互附着，导电剂的孔隙结构等会被氟磷酸钒钠基材料均匀填充，从而解决了匀浆过程中的凝胶问题，所述复合正极材料的匀浆浆料不凝胶，从而提升了加工效率，降低了生产成本；本发明中利用导电剂优良的导电性能，使复合正极材料具有良好的导电性，从而表现出优良的电化学性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种复合正极材料，尤其涉及一种复合正极材料及其制备方法与应用。

背景技术

钠离子电池凭借着原料资源丰富、综合成本低与安全性能高等优势，在中低速电动车、电动自行车和储能等领域具有广阔的应用前景与价值。钠电正极材料家族中的钒基聚阴离子型化合物具有晶胞结构稳定、钠扩散快等优点，是高比能量、高比功率与高稳定性钠离子电池的优选正极材料之一。

钒基聚阴离子型化合物由于自身结构中的[PO₄]四面体将[V₂O₈F₃]双八面体隔开，导致其本征电导率偏低，严重限制了材料电化学性能的发挥。对于电导率低的问题，可采用在活性主材匀浆的过程中加入一定量高导电性的炭黑材料，旨在提升材料的导电性，改善材料性能。但是，对于匀浆规程中选择多支链与高比表面积的导电材料(如科琴黑)来说，会面临着凝胶的问题，直接影响着材料的加工性能，从而降低了生产效率以及提升了生产成本。

CN114824250A公开了一种多功能添加剂同步改性碳包覆氟磷酸钒钠复合材料及其制备方法和应用，制备包括以下步骤：配制钒源溶液；将还原剂溶于上述钒源溶液中，搅拌得深蓝色溶液，再依次加入磷源、钠源和氟源，继续加热搅拌；继续加入羧甲基纤维素钠，持续加热搅拌，直至形成凝胶；将凝胶转移至干燥箱中继续干燥，直至形成干燥的氟磷酸钒钠前驱体固体；将所述氟磷酸钒钠前驱体在惰性气体下进行烧结，得到碳包覆的氟磷酸钒钠纳米复合材料。该材料利用羧甲基纤维素钠具有的富钠特性、分散剂特性以及具有交联的特性，使得钠离子电池具有容量高等优点，能用作钠离子电池正极的活性材料。但是，该多功能添加剂同步改性碳包覆氟磷酸钒钠复合材料的制备方法复杂且需要高温烧结，对工艺条件的要求较高，不利于大规模推广使用。

CN114094066A公开了一种氟磷酸钒钠/碳正极材料及其合成方法和钠离子电池，包括以下步骤：按照钠:钒:膦酸基:有机酸摩尔比为3:2:2:2称取氟化钠、钒源、有机膦酸、有机酸，将有机酸、钒源、有机膦酸、氟化钠加适量去离子水搅拌溶解，将所得溶液搅拌加热蒸发，得到凝胶状固体，将所得凝胶状固体干燥处理；将所得固体研磨，氩气保护下，预烧结，自然冷却后，取出再次研磨，并在氩气保护下烧结，自然冷却得到产物钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠/碳。但是，该氟磷酸钒钠/碳正极材料在匀浆过程中易发生凝胶现象。

目前公开的钠离子电池正极材料都有一定的缺陷，存在着本征电导率较低、电化学性能较差、匀浆过程会发生凝胶、生产效率较低且生产成本较高的问题。因此，开发设计一种新型的钠离子电池正极材料至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合正极材料及其制备方法与应用，本发明所述制备方法将氟磷酸钒钠基材料与较大比表面积的导电剂复合，由于大比表面积的导电剂中有孔，在球磨过程中，导电剂的表面与氟磷酸钒钠基材料相互附着，导电剂的孔隙结构等会被氟磷酸钒钠基材料均匀填充，从而解决了匀浆过程中的凝胶问题，所述复合正极材料的匀浆浆料不凝胶，从而提升了加工效率，降低了生产成本；本发明中利用导电剂优良的导电性能，使复合正极材料具有良好的导电性，从而表现出优良的电化学性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：